LED 照明的成長推動力

　　面向商業(yè)樓宇照明的 LED 驅動器

　　LED 照明高增長率背后的主要驅動力是，與傳統(tǒng)照明方法相比，LED 照明的功耗大幅降低。與白熾燈照明相比，要提供同樣的光輸出 (以流明為單位)，LED需要的電功率不到白熾燈的 20%。由表 1 可見，LED 照明還有其他很多優(yōu)勢，但是也有一些與 LED 照明有關的挑戰(zhàn)。LED 照明的優(yōu)勢包括工作壽命比白熾燈長數(shù)個量級，這極大地降低了更換成本。能利用以前安裝的 TRIAC 調光器給 LED 調光，也是一個主要的成本優(yōu)勢，尤其是在住宅照明翻新應用中。LED 能即時接通，不像 CFL那樣需要預熱時間，而且 LED 對電源循環(huán)不敏感，這一點也與 CFL 不同。此外，LED 不含任何需要管理或處置的有毒材料，而 CFL 需要有毒的水銀蒸氣才能工作。最后，LED 能實現(xiàn)新的和非常扁平的外形尺寸，這是其他技術不可能做得到的。

　　表 1：LED、CFL 和白熾燈光源的比較　　

 

　　離線式 LED驅動需要注意的事項

　　能用離線式電源驅動 LED 就可使應用呈指數(shù)性地飛速增長，因為不管是商用建筑還是居民住宅中，這種形式的電源都可以非常便利地得到。雖然 LED 燈的更換附屬裝置相對簡單，最終用戶很容易安裝，但是對 LED 驅動器 IC 的新要求卻極大地提高了。由于 LED 需要一個良好調節(jié)的恒定電流源，以提供恒定的光輸出，所以用 AC 輸入電源為 LED 供電需要采取一些特殊的設計方法，要滿足一些非常特別的設計需求。

　　在不同的地區(qū)城市，離線式電源參數(shù)會存在差異，一般在 90VAC~265VAC 之間，頻率則為 50Hz 至 65Hz。因此要制造面向全球市場的 LED 附屬裝置，最好擁有這樣一種電路設計：無需修改就能使 LED 用在任何地方。這就要求單一 LED 驅動器 IC 能處理多種輸入電壓和電網(wǎng)頻率。

　　此外，許多離線式 LED 應用需要 LED 與驅動電路之間實現(xiàn)電氣隔離。這主要出于安全考慮，并且是幾家監(jiān)管機構要求的。電氣隔離通常由隔離型反激式 LED 驅動器拓撲提供，該拓撲運用變壓器來隔離驅動電路的主端與副端部分。

　　由于采用 LED 照明的驅動力是提供特定光輸出量所需的功率可極大地降低，因此勢在必行的是：LED 驅動器 IC 要提供最高的效率。因為 LED 驅動器電路必須將高電壓 AC 電源轉換為較低的電壓和良好調節(jié)的 LED 電流，所以 LED 驅動器 IC 必須設計為：提供高于 80% 的效率以不浪費功率。

　　而且，為了在住宅應用中常見的 TRIAC 調光器已經(jīng)大量安裝到位的情況下使 LED 翻新燈成為可能，LED 驅動器 IC 必須與這些調光器一起高效運作。TRIAC 調光器專為與白熾燈和鹵素燈很好地配合工作而設計，這兩種燈是理想的阻性負載。然而，LED 驅動器電路一般是非線性的，而且不是純阻性負載。其輸入橋式整流器在 AC 輸入電壓處于其正峰值和負峰值時通常吸收高強度的峰值電流。因此，LED 驅動器 IC 必須通過設計來“模仿”一個純阻性負載，以確保 LED 在不產(chǎn)生任何明顯閃爍的情況下正確起動，并利用一個 TRIAC 進行適當?shù)恼{光。

　　就 LED 照明而言，功率因數(shù) (PF) 是一項重要的性能規(guī)格。簡言之，如果所吸取的電流與輸入電壓成比例且同相，那么功率校正系數(shù)為 1。由于白熾燈是一種完美的電阻性負載，所以輸入電流和電壓同相，且 PF 為1。PF 是特別重要，因為它與本地電力供應商所需提供的電功率有關。舉個例子，在一個電力系統(tǒng)中，與一個具有高功率因數(shù)的負載相比，在所傳輸?shù)挠杏霉β氏嗤那闆r下，一個具有低功率因數(shù)的負載吸取更大電流。因為所需的電流較高，所以在配電系統(tǒng)中損失的能量也提高了，這反過來又需要更粗的導線和其他傳輸設備。較大的設備和能源浪費增加了成本，所以電力公司往往對功率因數(shù)較低的工業(yè)或商用客戶收取較高的費用。針對 LED 應用的國際標準仍然處于開發(fā)之中，不過大多數(shù)人相信：就 LED 照明應用而言，將要求 PF > 0.90?！　?/p>

 

　　LED 驅動器電路 (包括大量的二極管、變壓器和電容器) 的表現(xiàn)不像一個純電阻性負載，故其 PF 可能低至 0.5。為了將 PF 提高到 0.9 以上，有源或無源 PFC 電路都必須設計到 LED 驅動器電路內。還應該提到的一點是，在運用大量 LED 照明陣列的應用中，高 PF 尤其重要。例如：在使用幾百個以上 50W LED 燈的停車庫里，高 PF (>0.95) LED 驅動器設計是有益的。

　　除了高 PF 具備重要性之外，最大限度地降低 LED 燈的諧波失真度也很重要。International Electrotechnical Commission 已經(jīng)制訂了IEC 61000-3-2 C類照明設備諧波規(guī)范，以確保新的LED照明附屬裝置滿足這些低失真要求。

　　在照明應用中，能在較寬的輸入線路電壓、輸出電壓和溫度變化范圍內準確調節(jié) LED 電流是至關重要的，因為 LED 亮度的變化必須是人眼難以察覺的。類似地，為了確保 LED 有最長的工作壽命，不使用高于其最大額定值的電流來驅動 LED 是很重要的。在隔離型反激式應用中，LED 電流的調節(jié)并不總是直接進行的，常常需要一個光耦合器來閉合所需的反饋環(huán)路，或者可能增加一個額外的轉換級。然而，這兩種方法都帶來了復雜性和可靠性問題。幸運的是，有些 LED 驅動器 IC 的設計采用了新的設計方法，無需這些額外的組件或在不增加設計復雜性的情況下，就能準確地調節(jié) LED 電流。

　　結論

　　毫無疑問，HB LED 在汽車應用以及高亮度 LED 照明系統(tǒng)在商用建筑中的成長潛力相組合，使得 LED 本身及其驅動所需的 LED 驅動器 IC 如今得到了廣泛的使用，進而造成其需求量的顯著增加。盡管其普及面臨著各自的障礙，但它們在這些應用中所提供的優(yōu)勢非常之大是人們根本無法忽視的。幸運的是，對于此類系統(tǒng)的設計人員來說，LED 的選擇余地很大，可以為其供電的新型和創(chuàng)新 IC驅動器同樣不少。沒錯，LED 照明的未來的確是光明的。